Биология в новом свете

Выше мы уже затрагивали проблему устойчивости. Не все динамические системы подчиняются закону, определенному нами как "стремление к одному и тому же конечному состоянию". Некоторые системы не обладают способностью приходить к одному и тому же конечному состоянию из разных исходных точек. От малейшего изменения в начальном состоянии такой системы зависит, каким путем пойдет ее дальнейшее развитие, подобно тому как одна капля дождя, упавшая всего лишь в нескольких метрах от второй, но по ту сторону водораздела, проследует по Дунаю к Черному морю, между тем как другая попадет вместе с водами Эльбы в Северное море.

Заголовок этой главы гласит: "Все течет, все изменяется". Мы рассмотрели здесь биологические системы в их динамике, динамическое равновесие на разных уровнях биологической организации, переходные состояния, колебания. Мы узнали, что под биологическими структурами следует понимать не только клеточные структуры, которые можно наблюдать с помощью оптического или электронного микроскопов, но и распределение концентраций различных веществ или клеток, распределение организмов в популяциях и многое другое. Такие структуры постоянны только благодаря непрерывному процессу распада и синтеза. В этом смысле они менее постоянны, чем статические структуры в технике. С другой стороны, они не так изнашиваются, потому что непрерывно сами себя "ремонтируют". Таким образом, динамика — основа для функционирования живых систем.

Анализируя линейные и нелинейные уравнения, описывающие различные биологические процессы, мы могли оценить степень сложности этих процессов. Говоря, о "стремлении к одному и тому же конечному состоянию" линейных систем и неоднозначности нелинейных, мы тем самым, хотя бы мимоходом, коснулись вопросов развития этих систем.

Читатель, возможно, заметил, что в наших рассуждениях мы совсем не пользовались понятием "кибернетика". Сейчас появилось много книг по биологической кибернетике, так что нам нет необходимости рассматривать здесь это весьма модное научное направление. Но в принципе рассмотренные нами вопросы можно было бы связать с кибернетикой. Известно, что многие биологические процессы управляются посредством обратной связи, и очень трудно определить границу, отделяющую теорию динамического равновесия от кибернетики. Многое из того, о чем мы говорили, можно без всяких оговорок отнести к кибернетике. Во всяком случае, следует знать, что кибернетика это не игра, оперирующая некими более или менее высокими понятиями, как это, к сожалению, часто бывает, а строгая математическая дисциплина, построенная на основе дифференциальных уравнений.

Беглый взгляд на механизм живого

Часовой механизм живого. Кто его "заводит"? Как он останавливается? В чем заключена движущая сила биологических процессов? Какое отношение к фотосинтезу имеет паровая машина Карно? Термодинамика — всемогущее учение об энергии. От солнечной энергии к химической, электрической, механической. Аденозинфосфаты — химические аккумуляторы. Электрические потенциалы и энергия обмена веществ. Шестеренки сцепляются друг с другом.

Наши размышления заставляют нас все глубже проникать в суть проблемы. Каждый вопрос рождает сотню новых. Начав с формы, мы пришли к движению и установили связь между ними. Сначала это было только наблюдение: нечто двигалось под воздействием какой-то силы, природой которой мы не интересовались. Образно говоря, мы установили, что стрелки часов движутся и это движение подчиняется определенным закономерностям. А теперь сделаем еще шаг вперед: в чем причина движения? Что приводит "шестеренки" живого в движение? Откуда берется движущая сила? Как происходит преобразование энергии?

Мы уже неоднократно обращались к часам как к примеру точной технической системы. Энергетический баланс часов рассчитать нетрудно. Механическая энергия запасается в пружине и затем освобождается опять же в виде механической энергии, приводя в действие часовой механизм. В биологической системе процессы преобразования энергии несравнимо сложнee. Это видно хотя бы из того множества видов "биологического движения", о которых мы говорили в предыдущей главе.